DE112012004529B4 - Device for monitoring a wind turbine blade and method therefor - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Überwachung eines Windturbinenblatts, das die folgenden Schritte umfasst:Umwandeln einer Belastung des Windturbinenblattes einer Windturbine, die zumindest das Windturbinenblatt umfasst, in ein Moment;Erzeugen eines Referenzwerts basierend auf Designinformation des Windturbinenblattes und statistischer Information des Moments; undVergleichen des Moments mit dem Referenzwert und Bestimmen eines Zustands des Windturbinenblattes zum Ermöglichen eines effizienten Managements und einer effizienten Wartung des Windturbinenblattes, wobei das Erzeugen des Referenzwerts umfasst:Berechnen eines ersten Referenzwerts basierend auf Designinformation des Windturbinenblattes;Berechnen eines zweiten Referenzwerts basierend auf statistischer Information des Moments; undKombinieren des ersten Referenzwerts und des zweiten Referenzwerts, um den Referenzwert zu erzeugen; und wobei das Berechnen des zweiten Referenzwertes umfasst:Vergleichen einer Leistung der Windturbine mit seiner Nennleistung, wobei die Belastung Daten sind, die an einer Druckseite oder einer Saugseite des Windturbinenblattes gemessen wurden.A method of monitoring a wind turbine blade, comprising the steps of: converting a load on the wind turbine blade of a wind turbine, including at least the wind turbine blade, to a moment; generating a reference value based on design information of the wind turbine blade and statistical information on the moment; andcomparing the torque with the reference value and determining a state of the wind turbine blade to enable efficient management and maintenance of the wind turbine blade, wherein generating the reference value comprises: calculating a first reference value based on design information of the wind turbine blade; calculating a second reference value based on statistical information of the Moments; andcombining the first reference value and the second reference value to produce the reference value; and wherein calculating the second reference value comprises: comparing a power of the wind turbine with its nominal power, the load being data measured on a pressure side or a suction side of the wind turbine blade.
Description
Technisches GebietTechnical field
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung eines Windturbinenblatts und genauer gesagt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung eines Windturbinenblatts mit der Fähigkeit, einen Referenzwert, der eine Referenz der Blattzustandsbestimmung ist, gemäß Blattdesigninformation und statistischer Information des Moments zu erzeugen und die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung sicherzustellen.The present invention relates to an apparatus and method for monitoring a wind turbine blade, and more particularly, to an apparatus and method for monitoring a wind turbine blade capable of generating a reference value, which is a reference of the blade condition determination, in accordance with blade design information and statistical information of the moment, and the like Ensure reliability of sheet condition determination.
Hintergrund der TechnikTechnology Background
Im Allgemeinen ist ein Windenergieerzeugungssystem ein System zum Drehen eines Blattes unter Verwendung von aerodynamischen Eigenschaften der in einer Luftströmung enthaltenen kinetischen Energie, um sie in mechanische Energie umzuwandeln, und zum Drehen eines Generators unter Verwendung der mechanischen Energie, um elektrische Energie zu erhalten.In general, a wind power generation system is a system for rotating a blade using aerodynamic properties of the kinetic energy contained in an air stream to convert it to mechanical energy and rotating a generator using the mechanical energy to obtain electrical energy.
Ein derartiges Windenergieerzeugungssystem wird als ein horizontaler Typ und ein vertikaler Typ gemäß einer Richtung einer rotierenden Welle in Bezug auf den Boden klassifiziert und wird durch einen Rotor, der ein Blatt und eine Nabe aufweist, ein Getriebe, das konfiguriert ist, um eine Rotationsgeschwindigkeit zu erhöhen, um einen Generator anzutreiben, wobei der Generator konfiguriert ist, um Elektrizität zu erzeugen, ein Kühl/Heiz-System, das konfiguriert ist, um eine Betriebstemperatur jeder der Komponenten geeignet einzustellen, und ein Leistungswandlersystem, das konfiguriert ist, um Leistung zu steuern, gebildet.Such a wind power generation system is classified as a horizontal type and a vertical type according to a direction of a rotating shaft with respect to the ground, and is a gear configured to increase a rotation speed by a rotor having a blade and a hub to drive a generator, the generator configured to generate electricity, a cooling / heating system configured to appropriately set an operating temperature of each of the components, and a power converter system configured to control power, educated.
Dabei wird, wenn das Blatt defekt ist, eine Stillstandszeit erhöht, und Austauschkosten werden ebenfalls in großem Maße verbraucht. Insbesondere tritt bei einem Offshore-Windenergieerzeugungssystem häufig eine Kontaminierung des Blattes aufgrund von Salz, Stäuben oder dergleichen auf. Demgemäß sollte ein Zustand des Blattes in Echtzeit überwacht werden.Thereby, if the sheet is defective, a downtime is increased, and replacement costs are also largely consumed. In particular, blade contamination due to salt, dust, or the like often occurs in an offshore wind power generation system. Accordingly, a condition of the sheet should be monitored in real time.
Demgemäß kann, obwohl ein Sensor an dem Blatt installiert ist, um bei der Überwachung des Blattes verwendet zu werden, da stationäre Zustände und nicht-stationäre Zustände bei der Windenergieerzeugung im Gegensatz zu einer anderen Energieerzeugung unverzüglich wiederholt werden, eine wirksame und genaue Überwachung nicht durchgeführt werden.Accordingly, even though a sensor is installed on the blade to be used in monitoring the blade, since steady-state and non-steady-state conditions are repeated immediately in wind power generation unlike other power generation, effective and accurate monitoring cannot be performed become.
Außerdem kann im Fall der Offshore-Windenergieerzeugung, da ein Zugang zu dem Blatt gemäß einer Schwankung im Wetter oder Klima begrenzt ist, ein wirksames Management und eine wirksame Wartung des Blattes nicht durchgeführt werden, und somit kann eine umgehende Behandlung bei einer Beschädigung an dem Blatt nicht durchgeführt werden.In addition, in the case of offshore wind power generation, since access to the blade is limited due to fluctuations in weather or climate, effective management and maintenance of the blade cannot be performed, and hence prompt treatment in the event of damage to the blade can not be carried out.
Die
Um die Probleme zu lösen, ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darauf gerichtet, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung eines Windturbinenblatts bereitzustellen, mit der Fähigkeit, die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung sicherzustellen und ein wirksames Management und eine wirksame Wartung des Blattes durchzuführen.To solve the problems, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for monitoring a wind turbine blade with the ability to ensure the reliability of blade condition determination and to perform effective blade management and maintenance.
Diese Aufgabe wird mit den Mitteln der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This task is solved with the means of the independent claims. Preferred developments are the subject of the dependent claims.
Ein Verfahren zur Überwachung eines Windturbinenblatts gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Umwandeln der Belastung eines Blattes in ein Moment; ein Erzeugen eines Referenzwerts basierend auf Designinformation des Blattes und statistischer Information des Moments; und ein Vergleichen des Moments mit dem Referenzwert und Bestimmen eines Zustands des Blattes.A method of monitoring a wind turbine blade in accordance with an aspect of the present invention includes converting the load on a blade to a moment; generating a reference value based on design information of the sheet and statistical information on the moment; and comparing the torque with the reference value and determining a state of the sheet.
In der vorliegenden Erfindung kann das Moment basierend auf physikalischen Eigenschaften eines Materials und Formmerkmalen des Blattes umgewandelt werden.In the present invention, the moment can be converted based on physical properties of a material and shape characteristics of the sheet.
In der vorliegenden Erfindung umfasst das Erzeugen des Referenzwerts ein Berechnen eines ersten Referenzwerts basierend auf Designinformation des Blattes; ein Berechnen eines zweiten Referenzwerts basierend auf statistischer Information des Moments; und ein Kombinieren des ersten Referenzwerts und des zweiten Referenzwerts, um den Referenzwert zu erzeugen.In the present invention, generating the reference value includes calculating a first reference value based on design information of the sheet; computing a second reference value based on statistical information of the moment; and combining the first reference value and the second reference value to generate the reference value.
In der vorliegenden Erfindung kann der erste Referenzwert durch Widerspiegeln eines Modellparameters in einer Designlast des Blattes berechnet werden.In the present invention, the first reference value can be calculated by reflecting a model parameter in a design load of the sheet.
In der vorliegenden Erfindung kann das Berechnen des zweiten Referenzwerts ein Berechnen einer Länge eines Normalabschnitts basierend auf einem Mittelwert und einer Standardabweichung des Moments; und ein Berechnen des zweiten Referenzwerts basierend auf dem Mittelwert des Moments und der Länge des Normalabschnitts umfassen.In the present invention, calculating the second reference value may include calculating a length of a normal section based on an average and a standard deviation of the torque; and calculating the second reference value based on the mean value of the moment and the length of the normal section.
Beim Berechnen der Länge des Normalabschnitts der vorliegenden Erfindung kann der Mittelwert und die Standardabweichung des Moments durch Widerspiegeln eines Mittelwerts und einer Standardabweichung der aktuellen Zeit in einem Mittelwert und einer Standardabweichung, die kumulativ zu der früheren Zeit berechnet wurden, erhalten werden.In calculating the length of the normal portion of the present invention, the mean and standard deviation of the moment can be obtained by reflecting an average and a standard deviation of the current time in an average and a standard deviation, which were calculated cumulatively to the earlier time.
In der vorliegenden Erfindung umfasst das Berechnen des zweiten Referenzwerts ein Vergleichen einer Leistung einer Windturbine mit einer Nennleistung, wenn die Belastung Daten sind, die an einer Druckseite oder einer Saugseite des Blattes gemessen wurden; und ein Widerspiegeln einer Schwankung in der Leistung der Windturbine oder einer Schwankung im Einstellwinkel des Blattes in der statistischen Information des Moments gemäß dem Vergleichsergebnis umfassen.In the present invention, calculating the second reference value includes comparing a wind turbine power to a rated power when the load is data measured on a pressure side or a suction side of the blade; and reflecting a fluctuation in the performance of the wind turbine or a fluctuation in the pitch angle of the blade in the statistical information of the moment according to the comparison result.
In der vorliegenden Erfindung kann die Schwankung in der Leistung der Windturbine in der statistischen Information des Moments widergespiegelt werden, wenn die Leistung der Windturbine die Nennleistung oder weniger ist, und die Schwankung im Einstellwinkel des Blattes kann in der statistischen Information des Moments widergespiegelt werden, wenn die Leistung der Windturbine größer als die Nennleistung ist.In the present invention, the fluctuation in the performance of the wind turbine can be reflected in the statistical information of the moment when the performance of the wind turbine is the rated power or less, and the fluctuation in the pitch angle of the blade can be reflected in the statistical information of the moment when the power of the wind turbine is greater than the nominal power.
In der vorliegenden Erfindung kann der Referenzwert einen Vorsichtsreferenzwert zum Bestimmen eines Vorsichtszustands des Blattes, einen Warnreferenzwert zum Bestimmen eines Warnzustands und einen Notreferenzwert zum Bestimmen eines Notzustands umfassen.In the present invention, the reference value may include a caution reference value for determining a caution state of the sheet, a warning reference value for determining a warning condition, and an emergency reference value for determining an emergency condition.
In der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren ferner eine Alarmmitteilung des Zustands des Blattes umfassen, wenn der Zustand des Blattes einem beliebigen aus dem Vorsichtszustand, dem Warnzustand und dem Notzustand entspricht.In the present invention, the method may further include alerting the condition of the sheet when the condition of the sheet corresponds to any one of the caution, warning, and emergency conditions.
Eine Vorrichtung zur Überwachung eines Windturbinenblatts gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Momentumwandlungseinheit, die konfiguriert ist, um die Belastung des Windturbinenblatts in ein Moment umzuwandeln; eine Zustandsbestimmungseinheit, die konfiguriert ist, um das Moment mit einem Referenzwert zu vergleichen und einen Zustand des Blattes zu bestimmen; und eine Referenzwerterzeugungseinheit, die konfiguriert ist, um den Referenzwert basierend auf Designinformation des Blattes und statistischer Information des Moments zu erzeugen.A wind turbine blade monitoring device according to another aspect of the present invention includes a torque conversion unit configured to convert the load on the wind turbine blade to a torque; a state determination unit configured to compare the torque with a reference value and determine a state of the sheet; and a reference value generation unit configured to generate the reference value based on design information of the sheet and statistical information on the moment.
In der vorliegenden Erfindung kann die Momentumwandlungseinheit die Belastung in das Moment basierend auf physikalischen Eigenschaften eines Materials und Formmerkmalen des Blattes umwandeln.In the present invention, the torque conversion unit can convert the load to the torque based on physical properties of a material and shape characteristics of the sheet.
In der vorliegenden Erfindung kombiniert die Referenzwerterzeugungseinheit einen ersten Referenzwert, der basierend auf Designinformation des Blattes berechnet wurde, und einen zweiten Referenzwert, der basierend auf statistischer Information des Moments berechnet wurde, um den Referenzwert zu erzeugen.In the present invention, the reference value generation unit combines a first reference value calculated based on design information of the sheet and a second reference value calculated based on statistical information of the moment to generate the reference value.
In der vorliegenden Erfindung kann die Referenzwerterzeugungseinheit einen Modellparameter in einer Auslegungslast des Blattes widerspiegeln und den ersten Referenzwert berechnen.In the present invention, the reference value generation unit may reflect a model parameter in a design load of the sheet and calculate the first reference value.
In der vorliegenden Erfindung kann die Referenzwerterzeugungseinheit eine Länge eines Normalabschnitts basierend auf einem Mittelwert und einer Standardabweichung des Moments berechnen und den zweiten Referenzwert basierend auf dem Mittelwert des Moments und der Länge des Normalabschnitts berechnen.In the present invention, the reference value generation unit can calculate a length of a normal section based on an average and a standard deviation of the torque and calculate the second reference value based on the average of the moment and the length of the normal section.
In der vorliegenden Erfindung kann die Referenzwerterzeugungseinheit eine Schwankung in der Leistung der Windturbine oder eine Schwankung im Einstellwinkel des Blattes in der statistischen Information des Moments widerspiegeln, wenn die Belastung Daten sind, die an einer Druckseite oder Saugseite des Blattes gemessen wurden. In the present invention, the reference value generating unit may reflect a fluctuation in the performance of the wind turbine or a fluctuation in the pitch angle of the blade in the statistical information of the moment when the load is data measured on a pressure side or suction side of the blade.
In der vorliegenden Erfindung kann die Schwankung in der Leistung der Windturbine in dem Mittelwert und der Standardabweichung des Moments widergespiegelt werden, wenn die Leistung der Windturbine eine Nennleistung oder weniger ist, und die Schwankung im Einstellwinkel des Blattes kann in dem Mittelwert und der Standardabweichung des Moments widergespiegelt werden, wenn die Leistung der Windturbine größer als die Nennleistung ist.In the present invention, when the wind turbine power is a nominal power or less, the fluctuation in the wind turbine power can be reflected in the mean and the standard deviation of the torque, and the fluctuation in the pitch angle can be reflected in the mean and the standard deviation of the torque be reflected if the power of the wind turbine is greater than the nominal power.
In der vorliegenden Erfindung kann der Referenzwert einen Vorsichtsreferenzwert zum Bestimmen eines Vorsichtszustands des Blattes, einen Warnreferenzwert zum Bestimmen eines Warnzustands und einen Notreferenzwert zum Bestimmen eines Notzustands umfassen.In the present invention, the reference value may include a caution reference value for determining a caution state of the sheet, a warning reference value for determining a warning condition, and an emergency reference value for determining an emergency condition.
In der vorliegenden Erfindung kann die Zustandsbestimmungseinheit bestimmen, dass der Zustand des Blattes der Vorsichtszustand ist, wenn das Moment von dem Vorsichtsreferenzwert abweicht, bestimmen, dass der Zustand des Blattes der Warnzustand ist, wenn das Moment von dem Warnreferenzwert abweicht, und bestimmen, dass der Zustand des Blattes der Notzustand ist, wenn das Moment von dem Notreferenzwert abweicht.In the present invention, the state determination unit can determine that the state of the sheet is the caution state when the moment deviates from the caution reference value, determine that the state of the sheet is the warning state when the moment deviates from the warning reference value, and determine that the State of the sheet is the emergency state when the moment deviates from the emergency reference value.
In der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung ferner eine Alarmeinheit umfassen, die konfiguriert ist, um warnend auf den Zustand des Blattes hinzuweisen, wenn der Zustand des Blattes einem beliebigen aus dem Vorsichtszustand, dem Warnzustand und dem Notzustand entspricht.In the present invention, the apparatus may further include an alarm unit configured to warn of the condition of the sheet when the condition of the sheet corresponds to any of the caution, warning, and emergency conditions.
Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous effects of the invention
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, da der Referenzwert, der als eine Referenz der Blattzustandsbestimmung dient, gemäß der Blattdesigninformation und der statistischen Information des Moments erzeugt wird, die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung in einem stationären Zustand und einem nicht-stationären Zustand sichergestellt werden.According to the present invention, since the reference value serving as a reference of the sheet condition determination is generated according to the sheet design information and the statistical information of the moment, the reliability of the sheet condition determination can be ensured in a steady state and a non-steady state.
Außerdem kann gemäß der vorliegenden Erfindung, da ein Lernen der statistischen Information des Moments durchgeführt wird, ein Referenzwert mit höherer Zuverlässigkeit erzeugt werden, weil die statistische Information des Moments akkumuliert wird, und somit kann die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung verbessert werden.In addition, according to the present invention, since learning of the statistical information of the moment is performed, a reference value can be generated with higher reliability because the statistical information of the moment is accumulated, and thus the reliability of the sheet condition determination can be improved.
Wie oben beschrieben wird gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung verbessert werden kann, eine effizientes Management und eine effiziente Wartung des Blattes möglich.As described above, according to the present invention, since the reliability of sheet condition determination can be improved, efficient management and maintenance of the sheet becomes possible.
FigurenlisteFigure list
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1 ist eine Ansicht zum Erläutern einer Position, bei der die Belastung eines Blattes an einer Vorrichtung zur Überwachung eines Windturbinenblatts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemessen wird;1 11 is a view for explaining a position at which the load on a blade is measured on a wind turbine blade monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention; -
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Vorrichtung zur Überwachung des Windturbinenblatts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;2nd 12 is a block diagram showing a configuration of the wind turbine blade monitoring device according to an embodiment of the present invention; -
3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Referenzwert-Erzeugungsvorgang eines Verfahrens zur Überwachung eines Windturbinenblatts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;3rd FIG. 10 is a flowchart showing a reference value generation process of a method for monitoring a wind turbine blade according to an embodiment of the present invention; -
4 ist eine Ansicht, die beispielhaft einen Referenzwert und Moment-Messdaten zeigt, die durch3 erzeugt wurden;4th FIG. 12 is a view exemplarily showing a reference value and torque measurement data by3rd were generated; -
5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Referenzwert-Erzeugungsvorgang des Verfahrens zur Überwachung des Windturbinenblatts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;5 FIG. 12 is a flowchart showing a reference value generation process of the wind turbine blade monitoring method according to another embodiment of the present invention; -
6 und7 sind Ansichten, um beispielhaft einen Referenzwert und Moment-Messdaten zu zeigen, die durch5 erzeugt wurden; und6 and7 are views to exemplarily show a reference value and torque measurement data by5 were generated; and -
8 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Blattzustandsbestimmungsvorgang des Verfahrens zur Überwachung des Windturbinenblatts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.8th FIG. 12 is a flowchart showing a blade state determination process of the wind turbine blade monitoring method according to the embodiment of the present invention.
Beschreibung von Ausführungsformen Description of embodiments
Hier werden nachstehend eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung eines Windturbinenblatts gemäß der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In diesem Prozess können Dicken von Linien, Größen von Komponenten oder dergleichen, die in den Zeichnungen gezeigt werden, zwecks Klarheit und Zweckmäßigkeit der Beschreibung übertrieben sein. Außerdem werden Begriffe, die nachstehend zu beschreiben sind, unter Berücksichtigung von Funktionen in der vorliegenden Erfindung definiert, und können gemäß der Absicht oder dem Brauch eines Benutzers oder eines Bedieners geändert werden. Demgemäß werden Definitionen der Begriffe basierend auf dem gesamten Inhalt überall in der Beschreibung bereitgestellt.Hereinafter, an apparatus and a method for monitoring a wind turbine blade according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, thicknesses of lines, sizes of components or the like shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described below are defined taking into account functions in the present invention, and can be changed according to the intention or custom of a user or an operator. Accordingly, definitions of terms based on all content are provided throughout the description.
Wie in
Hier bedeutet die Druckseite
Wie in
Die Lichtleiter-Sensoreinheit
Bezug nehmend auf
Die optische Wellenlängenmesseinheit
Hier kann die optische Wellenlängenmesseinheit
Die Datendiagnose-Verarbeitungseinheit
Die Momentumwandlungseinheit
In diesem Fall kann die Momentumwandlungseinheit
Hier stellt M das Moment dar, ε stellt die Belastung dar, E stellt die physikalischen Eigenschaften eines Materials dar, Izz stellt das Trägheitsmoment dar und y stellt eine Wurzel eines Rotationsradius r (d.h.,
Da die Interpretation der Last der Windturbine in Einheiten des Moments durchgeführt wird, wird die gemessene Belastung in ein Moment umgewandelt, um für die Blattzustandsbestimmung verwendet zu werden.Since the interpretation of the load of the wind turbine is carried out in units of the moment, the measured load is converted into a moment in order to be used for the blade condition determination.
Das durch die Momentumwandlungseinheit
Die Betriebsinformations-Eingabeeinheit
Die Referenzwerterzeugungseinheit
Hier kann die Referenzwerterzeugungseinheit
Die Designinformation des Blattes kann die Designlast des Blattes umfassen, die in Einheiten des Moments bestimmt ist, und die Designlast kann eine maximale Designlast und eine minimale Designlast umfassen.The design information of the sheet may include the design load of the sheet, which is determined in units of the moment, and the design load may include a maximum design load and a minimum design load.
Die statistische Information des Moments kann einen Mittelwert und eine Standardabweichung des Moments umfassen, und der Mittelwert und die Standardabweichung des Moments kann aus einer Mehrzahl von Momentwerten, die sequentiell in der Speichereinheit
Außerdem bedeutet der Referenzwert einen Wert, der eine Referenz der Blattzustandsbestimmung ist, und er kann durch eine Mehrzahl von Referenzwerten gemäß einem Verfahren zum Definieren eines Zustands des Blattes gebildet werden.In addition, the reference value means a value that is a reference of the sheet condition determination, and it may be formed by a plurality of reference values according to a method for defining a condition of the sheet.
Wenn die Zustände des Blattes zumBeispiel als ein stationärer Zustand, ein Vorsichtszustand, ein Warnzustand und ein Notzustand gemäß einer Fehlerstufe definiert sind, kann der Referenzwert gebildet werden durch einen Vorsichtsreferenzwert zum Bestimmen, ob der Zustand der Vorsichtszustand ist, einen Warnreferenzwert zum Bestimmen, ob der Zustand der Warnzustand ist, und einen Notreferenzwert zum Bestimmen, ob der Zustand der Notzustand ist.For example, when the states of the sheet are defined as a steady state, a caution state, a warning state, and an emergency state according to an error level, the reference value can be formed by a caution reference value for determining whether the state is the caution state, a warning reference value for determining whether the State is the warning state, and an emergency reference value for determining whether the state is the emergency state.
Derweil kann beim Erzeugen des zweiten Referenzwerts basierend auf der statistischen Information des Moments die Referenzwerterzeugungseinheit
Insbesondere kann, wenn die Positionen, bei denen die Belastung gemessen wird, die Druckseite
Da die Druckseite
Wie oben beschrieben wird ein spezifischer Prozess zur Erzeugung eines Referenzwerts unter Verwendung der Referenzwerterzeugungseinheit
Die Zustandsbestimmungseinheit
Zum Beispiel kann, wenn der Referenzwert den Vorsichtsreferenzwert, den Warnreferenzwert und den Notreferenzwert umfasst, die Zustandsbestimmungseinheit
Wenn bestimmt wird, dass das Blatt einem beliebigen aus dem Vorsichtszustand, dem Warnzustand und dem Notzustand entspricht, kann die Zustandsbestimmungseinheit
Wie oben beschrieben, wird der spezifische Prozess des Bestimmens des Zustands des Blattes und des Steuerns der Alarmeinheit
Die durch die Momentumwandlungseinheit
Die Alarmeinheit
Die Alarmeinheit
Wie in
Insbesondere kann die Referenzwerterzeugungseinheit
Wenn der erste Referenzwert zum Beispiel einen ersten Vorsichtsreferenzwert, einen ersten Warnreferenzwert und einen ersten Notreferenzwert umfasst, können der erste Vorsichtsreferenzwert (C1-max, C1-min), der erste Warnreferenzwert (W1-max, W1-min) und der erste Notreferenzwert (E1-max, E1-min) gemäß der folgenden Gl. 2 bis Gl. 4 berechnet werden.
Hier stellen MD-max und MD-min eine maximale Designlast bzw. eine minimale Designlast des Blattes dar, und v1 bis v6 stellen Modellparameter dar. Die Modellparameter sind Parameter, die mit der maximalen Designlast und der minimalen Designlast multipliziert werden, die als ein Wert ausgewählt werden können, der 1σ, 2σ und 3σ auf der Standardnormalverteilung der Designlast entspricht.Here, M D-max and M D-min represent a maximum design load or a minimum design load of the sheet, and v 1 to v 6 represent model parameters. The model parameters are parameters that are multiplied by the maximum design load and the minimum design load, which can be selected as a value corresponding to 1σ, 2σ and 3σ on the standard normal distribution of the design load.
Zum Beispiel können v1 und v2 als 0,68 ausgewählt werden, was 1σ entspricht, v3 und v4 können als 0,95 ausgewählt werden, was 2σ entspricht, und v5 und v6 können als 0,99 ausgewählt werden, was 3σ entspricht. Diese Werte sind jedoch lediglich beispielhaft und die Modellparameter können als verschiedene Werte gemäß der Absicht eines Konstrukteurs oder der Spezifikation eines eingesetzen Blattes ausgewählt werden.For example, v 1 and v 2 can be selected as 0.68, which corresponds to 1σ, v 3 and v 4 can be selected as 0.95, which corresponds to 2σ, and v 5 and v 6 can be selected as 0.99, which corresponds to 3σ. However, these values are only exemplary and the model parameters can be selected as different values according to the designer's intention or the specification of a sheet used.
Derweil berechnet die Referenzwerterzeugungseinheit
Insbesondere kann die Referenzwerterzeugungseinheit
Wenn der zweite Referenzwert zum Beispiel einen zweiten Vorsichtsreferenzwert, einen zweiten Warnreferenzwert und einen zweiten Notreferenzwert umfasst, kann der zweite Vorsichtsreferenzwert (C2-max, C2-min), der zweite Warnreferenzwert (W2-max, W2-min) und der zweite Notreferenzwert (E2-max, E2-min) gemäß den folgenden Gl. 5 bis Gl. 7 berechnet werden.
Hier stellt Mavg einen Mittelwert des Moments dar, L stellt eine Länge des Normalabschnitts dar und s1 bis s6 stellen statistische Parameter dar.Here M avg represents an average of the moment, L represents a length of the normal section and s 1 to s 6 represent statistical parameters.
Die statistischen Parameter sind Parameter, die mit der Länge des Normalabschnitts multipliziert werden, ähnlich dem oben erwähnten Modellparameter, der als ein Wert ausgewählt werden kann, der 1σ, 2σ und 3σ auf der Standardnormalverteilung des Moments entspricht. Diese Werte sind jedoch lediglich beispielhaft und die statistischen Parameter können als verschiedene Werte gemäß der Absicht eines Konstrukteurs oder einer Spezifikation des eingesetzten Blattes ausgewählt werden.The statistical parameters are parameters that are multiplied by the length of the normal section, similar to the model parameter mentioned above, which can be selected as a value corresponding to 1σ, 2σ and 3σ on the standard normal distribution of the moment. However, these values are only exemplary and the statistical parameters can be selected as different values according to the designer's intention or a specification of the sheet used.
Derweil ist die Länge L des Normalabschnitts ein Wert, um den zweiten Referenzwert im Wesentlichen zu bestimmen, der basierend auf dem Mittelwert und der Standardabweichung des Moments berechnet wird.Meanwhile, the length L of the normal section is a value to substantially determine the second reference value, which is calculated based on the mean value and the standard deviation of the torque.
Die Referenzwerterzeugungseinheit
Hier stellen Mavg und σM den Mittelwert bzw. die Standardabweichung des Moments dar und k1 und k2 stellen proportionale Konstanten dar. Die proportionalen Konstanten k1 und k2 können gemäß der Absicht eines Konstrukteurs verschieden ausgewählt werden. Zum Beispiel können k1 und k2 als 0,1 bzw. 0,9 ausgewählt werden.Here M avg and σ M represent the mean or standard deviation of the moment and k 1 and k 2 represent proportional constants. The proportional constants k 1 and k 2 can be selected differently according to the designer's intention. For example, k 1 and k 2 can be selected as 0.1 and 0.9, respectively.
Derweil kann die Referenzwerterzeugungseinheit
Hier stellen Mavg(t) und σavg(t) den kumulativ berechneten Mittelwert und die kumulativ berechnete Standardabweichung des Moments dar, und k1 und k2 stellen die proportionalen Konstanten dar.Here, M avg (t) and σ avg (t) represent the cumulatively calculated mean and the cumulatively calculated standard deviation of the moment, and k 1 and k 2 represent the proportional constants.
In diesem Fall können der Mittelwert und die Standardabweichung des Moments, die kumulativ zu der aktuellen Zeit berechnet wurden, das Moment und die Standardabweichung zu der aktuellen Zeit in dem Mittelwert und der Standardabweichung des Moments widergespiegelt aufweisen, die kumulativ zu der früheren Zeit gemäß den folgenden Gl. 10 und Gl. 11 berechnet wurden.
Hier stellen Mavg(t) und σavg(t) den Mittelwert und die Standardabweichung des Moments dar, die kumulativ zu der aktuellen Zeit berechnet wurden, Mavg (t-1) undσavg (t-1) stellen den Mittelwert und die Standardabweichung des Moments dar, die kumulativ zu der früheren Zeit berechnet wurden, und M(t) und σ(t) stellen das Moment und die Standardabweichung der aktuellen Zeit dar.Here M avg (t) and σ avg (t) represent the mean and the standard deviation of the moment, which were calculated cumulatively at the current time, M avg (t-1) and σ avg (t-1) represent the mean and the Standard deviation of the moment, which were calculated cumulatively to the previous time, and M (t) and σ (t) represent the moment and the standard deviation of the current time.
Zur weiteren Bezugnahme kann σavg(t) gemäß der folgenden Gl. 12 berechnet werden.
Wie oben beschrieben kann, wenn das Lernen der statistischen Information des Moments durchgeführt wird, ein Referenzwert mit höherer Zuverlässigkeit erzeugt werden, wenn die statistische Information des Moments akkumuliert wird, und somit kann die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung verbessert werden.As described above, when learning the statistical information of the moment is performed, a reference value with higher reliability can be generated when the statistical information of the moment is accumulated, and thus the reliability of the sheet condition determination can be improved.
Bezugnehmend erneut auf
Wenn der Referenzwert zum Beispiel den Vorsichtsreferenzwert, den Warnreferenzwert und den Notreferenzwert umfasst, können der Vorsichtsreferenzwert (Cmax, Cmin), der Warnreferenzwert (Wmax, Wmin) undderNotreferenzwert (Emax, Emin) jeweils gemäß den folgenden Gl. 13 bis Gl. 15 berechnet werden.
Hier stellen w1 und w2 Gewichtungen dar, die mit dem ersten Referenzwert bzw. dem zweiten Referenzwert multipliziert werden.Here w 1 and w 2 represent weights that are multiplied by the first reference value and the second reference value, respectively.
Der Vorsichtsreferenzwert, der Warnreferenzwert, der Notreferenzwert und die Messdaten des Moments, die durch die Reihe von Prozessen erzeugt wurden, werden in
Die Druckseite
Wie in
Als Nächstes empfängt die Referenzwerterzeugungseinheit
Als nächstes vergleicht die Referenzwerterzeugungseinheit
Wenn die Leistung der Windturbine die Nennleistung oder weniger ist, spiegelt, da das Moment abhängig von der Leistung der Windturbine variiert wird, die Referenzwerterzeugungseinheit
Wenn die Leistung der Windturbine andererseits größer als die Nennleistung ist, spiegelt, da das Moment abhängig von dem Einstellwinkel des Blattes variiert wird, die Referenzwerterzeugungseinheit
Als nächstes berechnet die Referenzwerterzeugungseinheit
Insbesondere kann die Referenzwerterzeugungseinheit
Wenn die Leistung der Windturbine zum Beispiel die Nennleistung oder weniger ist und der zweite Referenzwert einen zweiten Vorsichtsreferenzwert, einen zweiten Warnreferenzwert und einen zweiten Notreferenzwert umfasst, kann der zweite Vorsichtsreferenzwert (C2-max, C2-min), der zweite Warnreferenzwert (W2-max, W2-min) und der zweite Notreferenzwert (E2-max, E2-min) jeweils gemäß den folgenden Gl. 16 bis Gl. 18 berechnet werden.
Hier stellt Mavg den Mittelwert des Moments dar, L stellt die Länge des Normalabschnitts dar, und s1 bis s6 stellen statistische Parameter dar. Außerdem bezieht sich p auf einen Parameter, der die Leistung der Windturbine darstellt.Here, M avg represents the mean of the moment, L represents the length of the normal section, and s 1 to s 6 represent statistical parameters. In addition, p refers to a parameter that represents the performance of the wind turbine.
Falls ein Parameter
Derweil wird, da ein Verfahren zum Berechnen der Länge L des Normalabschnitts zu der Ausführungsform ähnlich ist, die unter Bezugnahme auf
Da die Referenzwerterzeugungseinheit
Derweil werden der Vorsichtsreferenzwert, der Warnreferenzwert, der Notreferenzwert und die Moment-Messdaten, die durch die oben erwähnten Prozesse erzeugt wurden, in
Wie oben beschrieben kann, wenn der Referenzwert, der als eine Referenz der Blattzustandsbestimmung dient, gemäß der Blattdesigninformation und der statistischen Information des Moments erzeugt wird, die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung im stationären Zustand und im nicht-stationären Zustand sichergestellt werden.As described above, when the reference value serving as a reference of the sheet condition determination is generated according to the sheet design information and the statistical information of the moment, the reliability of the sheet condition determination in the steady state and in the non-steady state can be ensured.
Wie in
Hier kann der Referenzwert einen Vorsichtsreferenzwert zum Bestimmen, ob der Vorsichtszustand vorhanden ist, einen Warnreferenzwert zum Bestimmen, ob der Warnzustand vorhanden ist, und einen Notreferenzwert zum Bestimmen, ob der Notzustand vorhanden ist, umfassen.Here, the reference value may include a caution reference value for determining whether the caution condition exists, a warning reference value for determining whether the warning condition exists, and an emergency reference value for determining whether the emergency condition exists.
Als nächstes vergleicht die Zustandsbestimmungseinheit
Insbesondere prüft die Zustandsbestimmungseinheit
Wenn das Moment andererseits von dem oberen Grenzwert oder dem unteren Grenzwert des Vorsichtsreferenzwerts abweicht, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit
Wenn das Moment einem Wert zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert des Warnreferenzwerts entspricht, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit
Wenn jedoch das Moment von dem oberen Grenzwert oder dem unteren Grenzwert des Warnreferenzwerts abweicht, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit
Wenn das Moment einem Wert zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert des Notreferenzwerts entspricht, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit
Wenn jedoch das Moment von dem oberen Grenzwert oder dem unteren Grenzwert des Notreferenzwerts abweicht, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit
Wie oben beschrieben steuert, wenn der Zustand des Blattes als der Vorsichtszustand, der Warnzustand oder der Notzustand bestimmt wird, die Zustandsbestimmungseinheit
Wie oben beschrieben kann gemäß der Vorrichtung und dem Verfahren zur Überwachung des Windturbinenblatts der vorliegenden Erfindung, da der Referenzwert, der als eine Referenz der Blattzustandsbestimmung dient, gemäß der Blattdesigninformation und der statistischen Information des Moments erzeugt wird, die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung in dem stationären Zustand und dem nicht-stationären Zustand sichergestellt werden.As described above, according to the apparatus and method for monitoring the wind turbine blade of the present invention, since the reference value serving as a reference of the blade condition determination is generated according to the blade design information and the statistical information of the moment, the reliability of the blade condition determination in the steady state can be and the non-stationary state can be ensured.
Außerdem kann, da das Lernen der statistischen Information des Moments durchgeführt wird, der Referenzwert mit höherer Zuverlässigkeit erzeugt werden, wenn die statistische Information des Moments akkumuliert wird, und die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung kann weiter verbessert werden. Demgemäß kann ein wirksames Management und eine wirksame Wartung des Blattes durchgeführt werden.In addition, since the learning of the statistical information of the moment is performed, the reference value can be generated with higher reliability when the statistical information of the moment is accumulated, and the reliability of the sheet condition determination can be further improved. Accordingly, effective management and maintenance of the blade can be performed.
Es wird für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen an den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne vom Geist oder Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Somit ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung alle derartigen Modifikationen abdeckt, vorausgesetzt, dass sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made to the exemplary embodiments of the present invention described above without departing from the spirit or scope of the invention. Thus, the present invention is intended to cover all such modifications provided that they fall within the scope of the appended claims and their equivalents.
Claims (16)
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